适用于混凝土的色差调整材及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 适用于混凝土的色差调整材及其制备方法和应用 (Chromatic aberration adjusting material suitable for concrete and preparation method and application thereof ) 是由 石小成 姚国友 金鑫 刘汉虎 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于混凝土的色差调整材,包括底涂料、中涂料和面涂料,所述底涂料、中涂料和面涂料用于在混凝土表面由内向外依次形成底涂层、中涂层和面涂层；所述底涂料为防水涂料；所述中涂料包括纯丙乳液以及色浆,所述色浆用于在形成所述中涂层时进行调色,所述面涂料包括硅树脂乳液。本发明中适用于混凝土的色差调整材,通过底涂料、中涂料、面涂料形成的底涂层、中涂层以及面涂层之间的结合协同作用,使得色差调整材形成的涂层能够达到防水、耐候性优良、耐磨等诸多优良的性能,且能够与待处理混凝土的表面颜色相匹配。(The invention discloses a chromatic aberration adjusting material suitable for concrete, which comprises a bottom coating, a middle coating and a top coating, wherein the bottom coating, the middle coating and the top coating are used for sequentially forming a bottom coating, a middle coating and a top coating on the surface of the concrete from inside to outside; the primer is a waterproof coating; the middle coating comprises pure acrylic emulsion and color paste, the color paste is used for color mixing when the middle coating is formed, and the surface coating comprises silicon resin emulsion. The color difference adjusting material is suitable for the concrete, and the coating formed by the color difference adjusting material can achieve various excellent performances such as water resistance, weather resistance and wear resistance through the combined synergistic effect among the base coating, the middle coating and the top coating formed by the base coating, the middle coating and the top coating, and can be matched with the surface color of the concrete to be treated.)
技术领域
本发明涉及混凝土和涂料技术领域，具体涉及一种清水混凝土专用的色差调整材以及该色差调整材的制备方法和该色差调整材在混凝土表面处理中的应用。
背景技术
目前混凝土是基础设施建设中用量最大的材料，每年的用量也在数亿立方米以上，混凝土在我们日常生活中也到处可见，最常见的就是市政道路建设，如桥梁、路基、道路隔离墩等。由于混凝土配制不当，施工不到位及混凝土材料本身的一些缺陷，结构混凝土中往往会出现一些缺陷，主要表现为：1、混凝土属于多孔物质存在细微孔隙，本身也不防水，极易吸水导致下雨后颜色变深，自洁性能差，容易变脏，会生长苔藓等物质影响美观；2、混凝土属于碱性物质，随着时间的推移，雨水、空气和紫外线的不断侵蚀，会使混凝土的这种碱性很难维持，导致强度降低，耐久性变差，甚至水汽进入混凝土的内部腐蚀钢筋，造成表面锈斑、钢筋锈涨、混凝土开裂，不仅影响了外表美观，而且还会带来安全隐患；3、现场浇筑混凝土时，对施工技术和现场管控力都具有很大的要求，浇筑时间、工期较长和现场的不确定性，往往会出现色差、返碱、冷接缝、蜂窝等问题，这些缺陷虽不直接影响混凝土结构承载力及耐久性，但却严重影响结构物的美观。所有以必要对混凝土建筑进行后期修补、涂装处理及防水保护。
为了解决这些问题，现有技术中如申请号201310059502.7的中国发明专利公开了“一种用于清水混凝土保护的涂料及其施工工艺”，但是其只能填补较大的裂纹和缺陷部位，不能保证混凝土基础设施颜色的均一性，施工难度大还会出现开裂等问题，后期涂层的质量很难得以保证。
因此，亟需开发出一种操作简单、涂层质量高、具有防水保护作用、混凝土结构美观的一种混凝土专用的色差调整材。
发明内容
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种混凝土专用的色差调整材，以及该色差调整材制备方法和应用。
为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种适用于混凝土的色差调整材，包括底涂料、中涂料和面涂料，所述底涂料、中涂料和面涂料用于在混凝土表面由内向外依次形成底涂层、中涂层和面涂层；所述底涂料为防水涂料；所述中涂料包括纯丙乳液以及色浆，所述色浆用于在形成所述中涂层时进行调色，所述面涂料包括硅树脂乳液。
底涂料采用专利申请号201710111284.5名称“一种反应速度可控的水性渗透结晶型防水材料及其制备方法和应用”中的防水材料；中涂料中采用纯丙乳液，具有优良的冻融稳定性和钙离子稳定性，以及极好的耐水、耐碱、耐沾污性和出色的耐候性，适合于高耐侯性外露涂料，使得制备得到的中涂层具有良好的耐候性和抗碱性，能够为各种混凝土基面底材封闭碱性以防止水溶析出及随之而来的剥落；中涂料中的色浆用于将色差调整材调整至与待处理的混凝土表面相匹配的颜色；面涂料中采用硅树脂乳液，具有耐水白化性、憎水性、耐紫外黄变性和较高的耐磨性等特点。通过底涂料、中涂料、面涂料形成的底涂层、中涂层以及面涂层之间的结合协同作用，使得色差调整材形成的涂层能够达到防水、耐候性优良、耐磨等诸多优良的性能，且能够与待处理混凝土的表面颜色相匹配。
根据本发明的一些优选实施方面，所述中涂料包括水、颜料、填料、成膜助剂、色浆、添加剂和纯丙乳液，所述纯丙乳液在所述中涂料中的质量占比为25-35％。
根据本发明的一些优选实施方面，所述中涂料中的添加剂包括纤维素增稠剂、分散剂、消泡剂、基材润湿剂、防霉防藻剂以及防冻剂；按重量份计，所述中涂料包括如下原料成分：去离子水20-25份，纤维素增稠剂0.2-0.5份，分散剂0.3-0.8份，消泡剂0.3-0.6份，基材润湿剂0.05-0.15份，颜料15-25份，填料15-25份，成膜助剂2-3份，防冻剂1.5-2.5份，纯丙乳液25-35份，防霉防藻剂0.1-0.3份，色浆0.5-3份。
根据本发明的一些优选实施方面，所述面涂料包括水、成膜助剂、蜡乳液、添加剂和硅树脂乳液，所述硅树脂乳液在所述面涂料中的质量占比为30-50％。
根据本发明的一些优选实施方面，所述面涂料中的添加剂包括多功能助剂、增稠剂、防霉防藻剂、消泡剂、基材润湿剂以及防冻剂；按重量份计，所述面涂料包括如下原料成分：硅树脂乳液30-50份，防冻剂0.5-1份，成膜助剂3-6份，多功能助剂0.1-0.3份，基材润湿剂0.05-0.15份，增稠剂0.2-0.6份，防霉防藻剂0.1-0.3份，消泡剂0.05-0.2份，蜡乳液2-5份，去离子水40-60份。
根据本发明的一些优选实施方面，所述增稠剂为聚氨酯增稠剂和流平增稠剂混合形成。优选为罗门哈斯的聚氨酯增稠剂RM 12W和流平增稠剂RM 2020复配使用，优选聚氨酯增稠剂RM 12W和流平增稠剂RM 2020按质量比1:1进行复配，保证涂料的粘度稳定、耐水白性和流平性。
上述中涂料和面涂料中的原料具体如下：纤维素增稠剂为250HBR羟乙基纤维素，用于提高涂料粘度、稳定性和粉料的悬浮性；
分散剂为日本圣诺普科的聚羧酸钠盐型分散剂SN-5040，具有润湿分散效果，用于改善涂料的流动性和粉料的分散性；消泡剂为巴斯夫水性消泡剂Foam Star 2410AC，具有更快的破泡效果；基材润湿剂为迪高Tego 270润湿剂，对基面具有润湿效果，出色的抗缩孔效果并改善涂料的流平性；颜料为杜邦的金红石型钛白粉R-706，具有极佳的耐久性和遮盖力；填料为1250目云母粉和/或1250目重钙粉；成膜助剂为醇酯十二，提高涂料的成膜效果，有效降低其最低成膜温度；防冻剂为乙二醇，改善了涂料的防冻性，提高抗冻融能力，改善耐久性；防霉防藻剂为Kaysalor At 9097防霉防藻剂；多功能助剂为AMP-95多功能助剂，可以提供分散性，并调节pH值达到增稠的效果；蜡乳液为BYK A QUACER 539，用于提高涂层的防水性，改善涂层手感、耐磨、防粘的作用。
根据本发明的一些优选实施方面，按重量份计，所述底涂料包括如下原料成分：硅酸钠30-40份，表面活性剂0.05-0.15份，反应延迟剂0-1份，还原剂0.1-0.2份，反应促进剂0-5份，抗冻结剂0.06-0.1份，金属离子封锁剂0.1-0.3份，表面强化剂0.4-0.8份，防锈剂0.2-0.4份，去离子水53-69份。
本发明还提供了一种如上所述的色差调整材的制备方法，包括以下步骤，
(1)底涂料的制备：搅拌下，将表面活性剂、反应延迟剂、还原剂、反应促进剂、抗冻结剂、金属离子封锁剂、表面强化剂、防锈剂加入水中制得混合溶液；将由硅酸钠配制成的硅酸钠水溶液加入所述混合溶液中，搅拌均匀后得到所述底涂料；
(2)中涂料的制备：搅拌下，将纤维素增稠剂加入水中搅拌至液体增稠，之后加入分散剂、消泡剂、基材润湿剂、防霉防藻剂搅拌均匀，再加入颜料、填料高速分散至均匀无颗粒，加入纯丙乳液搅拌均匀，最后根据需要处理的混凝土颜色加入色浆进行调色，得到所述中涂料；
(3)面涂料的制备：搅拌下，将消泡剂、基材润湿剂、防霉防藻剂、多功能助剂加入水中搅拌均匀，之后加入硅树脂乳液搅拌至液体均匀，加入成膜助剂、防冻剂和蜡乳液搅拌至均匀，加入增稠剂搅拌至均匀，得到所述面涂料。
上述的制备方法将原料分开加入并每次都搅拌均匀，保证了最终产品的均一性。
本发明还提供了一种如上所述的适用于混凝土的色差调整材在混凝土表面处理中的应用。
根据本发明的一些优选实施方面，所述的应用包括所述色差调整材在混凝土表面处理中的施工方法，包括如下步骤：
将混凝土表面打磨平整后，依次进行底涂料、中涂料和面涂料的喷涂，以在所述混凝土表面由内向外依次形成底涂层、中涂层和面涂层；
进行中涂层的喷涂前，采用色浆对所述中涂料进行调色，使得所述中涂料具有与待施工混凝土匹配的颜色。
在本发明的一些实施例中，色差调整材在混凝土表面处理中的施工方法，具体包括如下步骤：
(1)基面处理：清理待处理混凝土基面的预埋件、钢筋头等，使用合适的打磨工具彻底除去混凝土表面的灰浆、油污、不牢固的附着物等，使得待处理混凝土基面光滑平整；
如基面有蜂窝、麻面等缺陷需进行修复后再打磨平整。
(2)制备底涂层：采用涂刷或喷涂的施工方式将底涂料覆盖至处理好的混凝土基面上，重复涂刷或喷涂2-3遍，以提高渗透深度，提高防护作用。
(3)制备中涂层：采用与步骤(2)相同的工艺将中涂料覆盖至底涂层上。
进行中涂层的喷涂前，需要先比色再调色，采用色浆调整中涂料与混凝土色差，使得混凝土施工部位和未调整部位颜色一致或进行整体部位施工。
(4)制备面涂层：采用与步骤(2)相同的工艺将面涂料覆盖至中涂层上，均匀无漏涂即可。
相较于现有技术，本发明的有益之处在于：本发明中适用于混凝土的色差调整材，通过底涂料、中涂料、面涂料形成的底涂层、中涂层以及面涂层之间的结合协同作用，使得色差调整材形成的涂层能够达到防水、耐候性优良、耐磨等诸多优良的性能，且能够与待处理混凝土的表面颜色相匹配。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明中所有原材料均为市售建筑材料或工业助剂，或采用市售的常规同类型原料均可。
以下实施例中采用的原料如下所示：纤维素增稠剂为250HBR羟乙基纤维(无锡红杉树新材料科技有限公司)；分散剂为日本圣诺普科的聚羧酸钠盐型分散剂SN-5040(无锡红杉树新材料科技有限公司)；消泡剂为巴斯夫水性消泡剂FoamStar 2410AC(浙江明锐新材股份有限公司)；基材润湿剂为迪高Tego 270润湿剂(博帝上海贸易有限公司)；颜料为杜邦的金红石型钛白粉R-706(上海颜钛实业有限公司)；填料为1250目云母粉和1250目重钙粉，云母粉(深圳锦昊辉矿业有限公司)，重钙粉(江西广源销售有限公司)；成膜助剂为醇酯十二(无锡红杉树新材料科技有限公司)；防冻剂为乙二醇(无锡红杉树新材料科技有限公司)；纯丙乳液(广东巴德富科技有限公司)；硅树脂乳液(瓦克化学(中国)有限公司)；色浆为水性色浆(上海锦炜化工有限公司)；防霉防藻剂为Kaysalor At 9097防霉防藻剂(帝添科技发展(上海)有限公司)；多功能助剂为AMP-95(帝添科技发展(上海)有限公司)；蜡乳液为BYK AQUACER 539(苏州思多克斯纳米材料有限公司)；增稠剂为罗门哈斯的聚氨酯增稠剂RM 12W和流平增稠剂RM 2020(广州恒宇化工有限公司)。
本发明的混凝土专用色差调整材，由底涂料、中涂料和面涂料组成，其中：
底涂料采用201710111284.5专利所制备的反应速度可控的水性渗透结晶型防水材料。
中涂料由以下重量份的原料组分组成：去离子水20-25份，纤维素增稠剂0.2-0.5份，分散剂0.3-0.8份，消泡剂0.3-0.6份，基材润湿剂0.05-0.15份，颜料15-25份，填料15-25份，成膜助剂2-3份，防冻剂1.5-2.5份，乳液25-35份，防霉防藻剂0.1-0.3份，色浆0.5-3份；
面涂料由以下重量份的原料组分组成：乳液30-50份，防冻剂0.5-1份，成膜助剂3-6份，多功能助剂0.1-0.3份，基材润湿剂0.05-0.15份，增稠剂0.2-0.6份，防霉防藻剂0.1-0.3份，消泡剂0.05-0.2份，蜡乳液2-5份，水40-60份。
实施例1
本实施例中的混凝土专用色差调整材包括底涂料、中涂料和面涂料。
其中，底涂料为申请号201710111284.5专利所制备的反应速度可控的水性渗透结晶型防水材料。
中涂料由以下重量份的原料组分组成：离子水23份，纤维素增稠剂0.3份，分散剂0.4份，消泡剂0.4份，基材润湿剂0.1份，颜料20份，填料21.4份，成膜助剂2份，防冻剂2份，纯丙乳液30份，防霉防藻剂0.2份，色浆0.2份。
面涂料由以下重量份的原料组分组成：硅树脂乳液50份，防冻剂0.5份，成膜助剂4份，多功能助剂0.2份，基材润湿剂0.1份，增稠剂0.3份，防霉防藻剂0.1份，消泡剂0.1份，蜡乳液3份，水41.7份。
实施例2
本实施例中的混凝土专用色差调整材包括底涂料、中涂料和面涂料。
其中，底涂料为申请号201710111284.5专利所制备的反应速度可控的水性渗透结晶型防水材料。
中涂料由以下重量份的原料组分组成：离子水21.2份，纤维素增稠剂0.2份，分散剂0.6份，消泡剂0.4份，基材润湿剂0.15份，颜料15份，填料25份，成膜助剂3份，防冻剂2份，纯丙乳液32份，防霉防藻剂0.3份，色浆0.15份。
面涂料由以下重量份的原料组分组成：硅树脂乳液31.25份，防冻剂1份，成膜助剂5份，多功能助剂0.2份，基材润湿剂0.05份，增稠剂0.2份，防霉防藻剂0.2份，消泡剂0.1份，蜡乳液2份，水60份。
实施例3
本实施例中的混凝土专用色差调整材包括底涂料、中涂料和面涂料。
其中，底涂料为申请号201710111284.5专利所制备的反应速度可控的水性渗透结晶型防水材料。
中涂料由以下重量份的原料组分组成：离子水25份，纤维素增稠剂0.3份，分散剂0.6份，消泡剂0.4份，基材润湿剂0.1份，颜料25份，填料15份，成膜助剂3份，防冻剂2份，纯丙乳液25.6份，防霉防藻剂0.2份，色浆2份。
面涂料由以下重量份的原料组分组成：硅树脂乳液40.35份，防冻剂0.5份，成膜助剂6份，多功能助剂0.1份，基材润湿剂0.05份，增稠剂0.6份，防霉防藻剂0.3份，消泡剂0.1份，蜡乳液2份，水50份。
实施例4
本实施例提供一种实施例1-3的混凝土专用色差调整材的制备方法，包括如下步骤：
(1)底涂料的制备：参见申请号201710111284.5专利中所公开的内容，在此不再赘述。
(2)中涂料的制备，按配方比例称量各组分，将去离子水加入搅拌釜中搅拌并开始分散，加入纤维素增稠剂搅拌至液体增稠，加入分散剂、消泡剂、基材润湿剂、防霉防藻剂搅拌至均匀，加入颜料、填料高度分散至均匀无颗粒，加入纯丙乳液搅拌至液体均匀，加入成膜助剂、防冻剂至搅拌均匀，然后根据清水混凝土颜色对比颜色用色浆进行调色(色浆用量以混凝土颜色对比颜色一致用量为准)，之后过滤并包装，得到中涂料。
(3)面涂料的制备，按配方比例称量各组分，将去离子水加入搅拌釜中搅拌并开始分散，加入消泡剂、基材润湿剂、防霉防藻剂、多功能助剂搅拌至均匀，加入硅树脂乳液搅拌至液体均匀，加入成膜助剂、防冻剂至搅拌均匀，加入蜡乳液搅拌至均匀，加入增稠剂搅拌至均匀；过滤并包装，得到透明的面涂料。
上述为了方便叙述和理解，将底涂料、中涂料和面涂料的制备分开叙述，实际操作中，上述步骤(1)、(2)和(3)也可同时进行。
实施例5
本实施例中的色差调整材在混凝土表面处理中的施工方法，具体包括如下步骤：
(1)基面处理：清理待处理混凝土基面的预埋件、钢筋头等，使用合适的打磨工具彻底除去混凝土表面的灰浆、油污、不牢固的附着物等，使得待处理混凝土基面光滑平整；
若基面有蜂窝、麻面等缺陷需进行修复后再打磨平整。
(2)制备底涂层：采用涂刷或喷涂的施工方式将底涂料覆盖至处理好的混凝土基面上，重复涂刷或喷涂2-3遍，以提高渗透深度，提高防护作用。
(3)制备中涂层：采用与步骤(2)相同的工艺将中涂料覆盖至底涂层上。
进行中涂层的喷涂前，需要先比色再调色，采用色浆调整中涂料与混凝土色差，使得混凝土施工部位和未调整部位颜色一致或进行整体部位施工。
(4)制备面涂层：采用与步骤(2)相同的工艺将面涂料覆盖至中涂层上，均匀无漏涂即可。
对比例1-3
对比例1的色差调整材与实施例1组成和配比基本一致，不同之处在于：对比例1的色差调整材只包括底涂料和中涂料，没有面涂料。即对比例1在混凝土表面施工时，只形成底涂层和中涂层，没有面涂层。
对比例2的色差调整材与实施例2组成和配比基本一致，不同之处在于：将实施例2面涂料中的硅树脂乳液替换为水性氟碳乳液。
对比例3的色差调整材与实施例3组成和配比基本一致，不同之处在于：将实施例3面涂料中的硅树脂乳液替换为水性硅丙乳液。
实施例6测试与结果
采用实施例1-3以及对比例1-3中的色差调整材对混凝土试块表面进行涂刷处理：先对混凝土试块进行底涂料喷涂重复涂刷或喷涂2-3遍以形成底涂层，等基面完全干燥12h后采用滚涂或喷涂的施工方式进行中涂料施工以形成中涂层，等干燥12h后采用滚涂的方式进行面涂料施工以形成面涂层，确保涂层无漏涂即可。
对涂刷处理后的混凝土试块进行性能检测，检测项目和结果如表1所示，检测方法均按照表1中的国家标准进行。
表1检测结果
表1结果表明，实施例1-3的各项性能最为优异，并且通过实施例1-3与对比例1-3进行对比分析发现采用硅树脂乳液代替其他的乳液的涂层具有更好的耐洗涮性、不透水性、耐人工气候老化性和渗透性，具有更好的保护效果。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明的色差调整材可以直接以普通混凝土为处理基材，得到的涂层兼具防水保护和色差修饰效果。对清水混凝土建筑表面进行涂装，保护混凝土不被中性化破坏，提高耐久性，修补混凝土表面外观，达到设计要求的美观度。
2、本发明的色差调整材中的中涂料采用了耐碱的纯丙乳液，为抗碱可着色涂料，为混凝土色差调整涂料，在接近所需清水混凝土外观颜色效果的前提下，具有卓越的抗碱性，能够为各种混凝土基面底材封闭碱性以防止水溶析出及随之而来的剥落，具有极强的渗透性、优异的防水性、极佳的附着力、涂膜致密性、抗碱性、抗碳化、抗水泥降解性，能够抵制封固底材碱性的侵蚀，防止水份渗透进入混凝土，防霉抗藻的能力。
3、本发明的色差调整材中的面涂料为混凝土保护透明涂料，能提高复合涂层的使用寿命，面涂料采用硅树脂乳液为原料，与传统氟碳乳液、硅丙乳液相比，具有更好的耐候性，防止在紫外线下降解、黄变、老化、色差和光泽不均匀的现象出现。具有极佳的耐腐蚀性、耐沾污性、化学稳定性、耐盐雾及大气腐蚀的作用，保持复合涂层自然质感和肌理，提高整体涂层的寿命。
4、本发明采用水性渗透结晶型防水材料作为底涂料与中涂料和面涂料配合使用，底涂渗透结晶与混凝土基面形成一个整体，密实混凝土提高整体涂层的防水性能并提高与中涂层的附着力，提高整体涂层的使用寿命。
5、本发明的色差调整材制备简单，原料易得，可以广泛生产应用，无需大型机械加工，生产效率高、投资较少，施工方便，绿色环保无污染，并且大大降低劳动成本。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。